3D打印模仿木材的超微結構，實現(xiàn)環(huán)保制造技術

（文章來源：創(chuàng)想三維）

瑞典查爾姆斯理工大學的研究人員用木基油墨成功地進行了3D打印，模仿了木材的獨特“超微結構”。這項研究可以徹底改變綠色產(chǎn)品的制造，通過仿效木材的天然蜂窩結構，能夠創(chuàng)造源自樹木具有獨特的性質的綠色產(chǎn)品 。

木材生長的方式由其遺傳密碼控制，這使其在孔隙度，韌性和扭轉強度方面具有獨特的性質。但木材在加工方面有局限性。木材與許多其他材料不同，通常無法選擇熔化或重塑木材等選項，而是必須鋸切，刨平或彎曲。在正常的傳統(tǒng)工藝范圍之外思考，查爾姆斯理工大學的團隊能夠提出新技術允許木材實際上通過3D打印介質生長成最終產(chǎn)品所需的形狀。除此之外，他們還添加了半纖維素，一種來自植物的天然成分，其作用類似于膠合劑。

最近有關Chalmers研究的新聞稿中有提到，“木材在轉換為制造紙張，卡片和紡織品等產(chǎn)品的過程會破壞木質細胞的基礎超微結構或結構。但是現(xiàn)在提出的新技術通過3D打印技術，實際上可以使木材生長成最終產(chǎn)品所需的形狀?！邦A先將木漿轉化為納米纖維素凝膠，成功地解釋和數(shù)字化木材的遺傳密碼。這意味著現(xiàn)在，在印刷過程中可以精確地控制纖維素納米纖絲的排列，以實際復制木材的理想超微結構。能夠管理方向和形狀意味著它們可以捕獲天然木材的有用特性。

隨著3D打印技術的發(fā)展，世界各地的研究人員、開發(fā)人員和制造商不斷研究各種材料，令人驚訝的是，有多少種不同類型的塑料，金屬，纖維，墨水等都可以用于創(chuàng)建復雜的幾何。即使是像木材一樣獨特的材料也已被用于數(shù)字木材和復雜紋理，輪胎技術以及木材作為塑料的更好替代品的創(chuàng)新。

通過這種新的超微結構，研究人員發(fā)現(xiàn)了使用木質復合油墨制作各種物品的潛力，包括：打包；衣服；家具；醫(yī)療保健和個人護理產(chǎn)品。一旦Chalmers的研究人員獲得了這些材料，他們就準備將項目提升到一個新的水平，因為他們開始使用墨水來“指導3D打印機”并創(chuàng)建一個展示木質纖維素優(yōu)點的結構。

“這是制造技術的突破。它使我們能夠超越自然界限，創(chuàng)造出新的可持續(xù)綠色產(chǎn)品。這意味著現(xiàn)在已經(jīng)基于森林的那些產(chǎn)品現(xiàn)在可以在更短的時間內進行3D打印。目前在3D打印中使用的金屬和塑料可以用可再生的，可持續(xù)的替代品替代，“Paul Gatenholm教授說道，他在查爾姆斯理工大學瓦倫堡木材科學中心領導了這項研究。

新技術開辟了一個全新的可能性領域。與天然木材相比，木質產(chǎn)品現(xiàn)在可以按照訂單進行設計和“種植” - 大大縮短了時間尺度。Paul Gatenholm的團隊已經(jīng)開發(fā)出一種創(chuàng)新包裝概念的原型。他們打印出蜂窩狀結構，在打印壁之間有腔室，然后設法將固體顆粒封裝在這些腔室內。纖維素具有優(yōu)異的氧氣阻隔性能，這意味著這可能是一種有前景的方法，用于為食品或藥品創(chuàng)造氣密包裝。

“以這種方式制造產(chǎn)品可以在資源和有害排放方面節(jié)省大量資金，”Gatenholm說?！跋胂笠幌?，例如，如果我們可以開始在當?shù)卮蛴“b，它將意味著替代當今的行業(yè)，嚴重依賴塑料和生成二氧化碳的運輸。包裝可以按照訂單設計和制造，沒有任何浪費?！?/p>

“植物的原料是極其可再生的，因此原料可以在較長的太空旅行期間，或在月球上或火星上生產(chǎn)。如果你正在種植食物，可能會獲得纖維素和半纖維素，” Paul Gatenholm說。Gatenholm還設想了在太空中使用其材料和產(chǎn)品的潛力，研究人員已經(jīng)在歐洲空間局（ESA）的一個研討會上成功地展示。
（責任編輯：fqj）